官家明,施開創(chuàng),陳漢忠,莫勝蘭
(1.廣西大學動物科學技術學院,廣西南寧530005;2.廣西動物疫病預防控制中心,廣西南寧530001)
豬繁殖與呼吸綜合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS),又稱“豬藍耳病”,是由豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)引起豬的一種急性、高度接觸性傳染病,臨床上主要表現(xiàn)為妊娠母豬晚期流產(chǎn),早產(chǎn),產(chǎn)死胎、木乃伊胎等繁殖障礙和各種年齡豬特別是仔豬的嚴重呼吸道疾病。PRRS于1987年最早發(fā)生在美國,1991年荷蘭報道了該病,此后相繼在各主要養(yǎng)豬國家發(fā)生,現(xiàn)已呈世界性分布,給養(yǎng)豬業(yè)造成嚴重危害。PRRSV屬于動脈炎病毒科、動脈炎病毒屬,是一種有囊膜的單股正鏈RNA病毒,基因組約為15kb。根據(jù)病毒基因組的差異,PRRSV可分為歐洲型和美洲型毒株,兩種基因型毒株之間基因組差異很大,同源性僅為60%左右。我國于1996年首次分離到PRRSV美洲型經(jīng)典毒株,2006年分離到PRRSV美洲型高致病性變異毒株(Highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus,HP-PRRSV),2010年報道了致病性PRRSV歐洲型毒株在我國豬群的存在和流行。當前,HP-PRRSV仍然是我國的流行優(yōu)勢毒株,并且病毒基因組處于持續(xù)變異之中,嚴重威脅我國養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。及時、準確地診斷該病,是采取有針對性的防控措施的基礎。本文就PRRSV主要檢測技術及其近年來的研究進展進行綜述。
病毒分離是檢測PRRSV最準確的一種方法。目前用于PRRSV增殖的細胞主要有原代豬肺泡巨噬細胞(porcine alveolar macrophage,PAM)及來源于非洲綠猴腎細胞系的 MA-104細胞、CL2621細胞、Marc-145細胞及克隆自 Marc-145細胞的更敏感的HS.2H細胞。有報道,猴源SJPL細胞系非常適合于PRRSV復制,其產(chǎn)生的病毒滴度與Marc-145細胞相當,可用于PRRSV的分離與研究[1]。通常選取肺臟、淋巴結、扁桃體、脾臟和血清等病料用于分離PRRSV。將組織勻漿上清或血清接種敏感細胞后,觀察是否出現(xiàn)特征性的細胞病變(cytopathic effect,CPE),主要表現(xiàn)細胞聚集、圓縮、固縮、脫落。研究發(fā)現(xiàn),不同的病毒株適合生長在不同的細胞上,有的毒株僅生長在一種細胞上,有的則生長在多種細胞上,但大多數(shù)毒株特別是歐洲型毒株均適應PAM,因此在分離歐洲型毒株時應盡量采用PAM。不同分離株在敏感細胞培養(yǎng)物上增值情況不同,有些毒株在病料接種后第一代細胞培養(yǎng)即出現(xiàn)CPE,有些毒株則需在第3代才出現(xiàn)CPE,而有些毒株則不出現(xiàn)CPE,需結合其他檢測技術如間接免疫熒光抗體試驗(indirect immunofluorescent antibody test,IFA)、免疫過氧化物酶單層試驗(immunoperoxidase monolayer assay,IPMA)、反轉錄-聚合酶鏈反應(reverse transcriptionpolymerase chain reaction,RT-PCR)等方法進行驗證。HP-PRRSV分離株容易在Marc-145細胞上增殖,產(chǎn)生典型 CPE[2]。
中和試驗(serum neutralization test,SN)既可用于檢測病毒抗原,也可用于檢測病毒抗體。檢測PRRSV的病毒中和試驗于1992年首次建立并用于鑒定世界上首個PRRSV美洲型分離株(ATCC VR-2332株)。目前,病毒中和試驗主要用于對PRRSV分離毒株的鑒定,更多時候則用來測定PRRSV 抗體[3]。
檢測PRRSV的免疫過氧化物酶單層試驗(IPMA)于1991年首次建立并用于鑒定世界上首個PRRSV歐洲型分離株(Lelystad virus,LV)。目前,IPMA是歐洲國家常用于PRRSV分離鑒定的方法。IPMA除可用于檢測病毒抗原,還可用于檢測病毒抗體[4],是最早建立的PRRSV抗體檢測方法。
Benfield D A等[5]利用針對PRRSV核衣殼蛋白的單克隆抗體(monoclonal antibody,MAb)和異硫氰酸熒光素(fluorecein isothiocyante,F(xiàn)ITC),建立了檢測PRRSV的免疫熒光抗體試驗(immunofluorescent antibody test,F(xiàn)A)和 IFA,用 于PRRSV分離株的鑒定及感染組織、細胞中PRRSV抗原的檢測。該法至今仍為美國及其他國家廣泛采用。陳仕龍等[6]利用針對GP5蛋白的MAb建立了IFA,并與商品化RT-PCR鑒別試劑盒進行了比較,表明IFA與RT-PCR檢測結果的符合率為100%。袁婧等[7]以HP-PRRSV分離株接種試驗豬制備抗血清,經(jīng)硫酸銨鹽析法提取IgG后用FITC進行標記,建立了FA,用于檢測病毒感染單層細胞及動物組織切片中PRRSV抗原,與RT-PCR檢測結果的符合率達到96.3%。FA和IFA為PRRSV提供了一種快速、便捷、敏感、特異的檢測方法。
免疫組織化學技術(immunohistochemistry,IHC)常被用于PRRSV感染組織和細胞的病原檢測、抗原定位及甲醛固定樣本的回顧性檢測[8]。近年來,楊鴻等[9]采用免疫組織化學Envision二步法對疑似PRRS病豬肺組織的病毒抗原進行定量、半定量檢測,證實該法可原位檢測病豬肺組織PRRSV抗原的分布。
酶 聯(lián) 免 疫 吸 附 試 驗 (enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)是目前應用最廣、發(fā)展最快的免疫檢測技術,被廣泛用于檢測PRRSV抗體,而用于檢測PRRSV抗原則鮮有報道。翁善鋼等[10]以 兔 抗PRRSV 多 抗 作 為 捕獲 抗 體、豬 抗PRRSV多抗作為檢測抗體,建立了檢測PRRSV的雙抗體夾心ELISA,應用于臨床組織病料中PRRSV 的 檢 測。梁 海 霞 等[11]針 對 HP-PRRSV Nsp2基因序列設計引物,建立了核酸序列依賴性擴增 (nucleic acid sequence based amplification,NASBA)方法,并結合微孔板中液相雜交和酶標顯色反應檢測NASBA擴增產(chǎn)物,建立了檢測 HPPRRSV的 NASBA-ELISA。該法可特異地檢測HP-PRRSV,靈敏度達到101.83TCID50/mL,而對PRRSV美洲型經(jīng)典毒株檢測結果則為陰性。
膠體金免疫層析技術(gold immunochromatography assay,GICA)是一種新型檢測技術。Zhou S H等[12]采用兩種膠體金標記的 MAb D5(抗N蛋白)和E9(抗M蛋白),在硝酸纖維素膜的檢測線和對照線上分別噴上兔抗膠體金標記MAb D5和E9、山羊抗鼠PRRS抗體,成功研制出PRRSV金免疫層析測試條,在反應中PRRSV首先結合帶有膠體金的D5和E9的混合物,然后繼續(xù)層析與兔抗D5、D9二抗結合,最終出現(xiàn)輕微的紫紅色帶,未結合的MAb將與山羊抗鼠抗體結合而在控制帶處顯色。Li X S等[13]利用檸檬酸三鈉還原法制備膠體金顆粒,標記抗PRRSV N蛋白的MAb 2D7制備免疫檢測探針,將抗PRRSV N蛋白的MAb 1G7和山羊抗鼠IgG抗體印跡在硝酸纖維素膜上,分別作為檢測線和質控線,組裝成膠體金免疫層析試紙條,建立了能同時檢測PRRSV美洲型經(jīng)典毒株及變異毒株的GICA。GICA使用簡便,成本低,不需特殊儀器設備,非常適合基層和現(xiàn)場使用。
1987年之后發(fā)展起來的聚合酶鏈反應技術(polymerase chain reaction,PCR)為病毒性疾病的診斷提供了一種嶄新的手段,在PRRSV核酸檢測中得到廣泛應用。2006年高致病性PRRS在我國發(fā)生和流行后,周丹等[14]針對Nsp2基因序列設計特異性引物,建立了鑒別診斷PRRSV經(jīng)典株與變異株的一步法RT-PCR檢測方法。為應對國內美洲型經(jīng)典毒株、變異毒株以及歐洲型毒株同時存在的復雜狀況,施開創(chuàng)等[15]分別針對PRRSV Nsp2、ORF5、ORF7基因序列設計3對特異性引物,建立了能夠同時檢測并區(qū)分美洲型經(jīng)典毒株、變異毒株以及歐洲型毒株的多重RT-PCR檢測方法。為了區(qū)分 HP-PRRSV與基因缺失弱毒疫苗株,梅林等[16]建立了可鑒別HP-PRRSV野毒株與基因缺失弱毒TJM-F92疫苗株的一步法RT-PCR,為鑒別接種TJM-F92疫苗豬群中的PRRSV野毒感染豬與疫苗免疫豬提供了方法。
實時 熒 光 定 量 PCR/RT-PCR 技 術 (real-time fluorescent quantitative PCR/RT-PCR,F(xiàn)Q-PCR/RT-PCR)于1996年由美國ABI公司推出,是在PCR定性技術基礎上發(fā)展起來的核酸定量技術。在檢測PRRSV核酸時常用基于SYBR GreenⅠ染料以 及 基 于 TaqMan 探 針 的 FQ-RT-PCR 方法[17-18]。在 FQ-RT-PCR 基 礎 上,Kleiboeker S B等[19]針對PRRSV ORF7基因及3'UTR保守區(qū)域設計引物及探針,建立了檢測PRRSV歐洲型和美洲型毒株的二重TaqMan FQ-RT-PCR方法。Chen N H等[20]基于 MGB探針,建立了鑒別PRRSV美洲型經(jīng)典毒株與變異毒株的二重FQ-RT-PCR方法。最近,Wernike K等[21]利用3對引物和3條TaqMan探針首次建立了能同時檢測PRRSV美洲型經(jīng)典株、變異株及歐洲型毒株的多重TaqMan FQ-RT-PCR方法。多重 FQ-RT-PCR方法的建立和應用,為快速鑒別檢測日益復雜的PRRSV流行毒株提供了有效的技術手段。
原位雜交技術(in situ hybridization,ISH)在PRRSV檢測中也得到了應用。李雪梅等[22]根據(jù)PRRSV ORF6和ORF7保守序列設計寡核苷酸探針,應用生物素標記,建立了檢測PRRSV核酸的ISH,并應用于感染仔豬組織石蠟切片的檢測。Mostegl M M等[23]建立的ISH,利用甲醛固定、并經(jīng)蛋白酶K處理的組織切片,固定23周后仍能檢測到PRRSV核酸。
基因芯片技術(gene chip technology)是近年發(fā)展起來的一種新型實用的生物技術。郭煥成等[24]根據(jù)PRRSV美洲型經(jīng)典毒株和變異毒株設計擴增美洲型毒株保守序列和Nsp2基因缺失區(qū)域的二重PCR引物,并設計美洲型毒株通用寡核苷酸探針和非缺失株相對于變異株Nsp2基因缺失區(qū)域的探針,成功建立PRRSV經(jīng)典毒株與變異毒株的基因芯片鑒別方法。葉芬等[25]根據(jù)PRRSV、豬瘟病毒和豬圓環(huán)病毒2型的基因組序列,設計特異性引物和寡核苷酸探針,并將探針按所設計陣列固定于表面經(jīng)氨基化修飾的玻片上,制備出寡核苷酸芯片;通過引物標記及特異性驗證,建立了帶標記引物的多重PCR檢測體系,從而產(chǎn)生大量可與寡核苷酸探針特異性互補的帶標記的DNA片段;將標有熒光染料的擴增產(chǎn)物與芯片上寡核苷酸探針雜交,掃描、分析芯片上熒光信號,其檢測結果與PCR/RT-PCR的符合率高達92%。
環(huán)介導等溫擴增技術(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)首次出現(xiàn)于2000年,近年開始有應用于PRRSV檢測的報道。Rovira A等[26]分別針對PRRSV美洲型和歐洲型毒株ORF7基因設計2套引物,成功建立了檢測PRRSV的二重反轉錄 LAMP(reverse transcription LAMP,RT-LAMP)。李吉達等[27]針對 PRRSV ORF7基因設計特異性引物,成功建立了能同時檢測PRRSV美洲型經(jīng)典株和變異株的RT-LAMP,其敏感性比RT-PCR高100倍,檢測結果與病毒分離的符合率為100%。而Gao M 等[28]則針對PRRSV最保守的ORF6基因設計一套引物,成功建立了能同時檢測PRRSV美洲型經(jīng)典株和變異株的RTLAMP,其敏感性比RT-PCR高100倍,與FQ-RTPCR相當。RT-LAMP操作簡單,不需復雜的儀器,非常適合基層和現(xiàn)場檢測。
2012年,楊春華等[29]根據(jù)PRRSV ORF5基因設計特異性引物,利用RT-PCR擴增產(chǎn)物結合變性高效液相色譜(denaturing high performance liquid chromatography,DHPLC)技術分析,建立了PRRSV的PCR-DHPLC檢測技術,其靈敏度可達1.0×101拷貝/μL,對16份疑似病料的檢測結果與SYBR Green I FQ-RT-PCR 的符合率為100%。該法可用于臨床PRRSV感染的早期診斷以及分子流行病學調查。
近年來,Song J Y等[30]利用米氏散射免疫凝集試驗(Mie scattering immunoagglutination assay)制備微流體免疫傳感器,用于檢測PRRSV美洲型毒株。該方法是在Y形的微通道中,抗PRRSV抗體被結合到高度羧酸化的聚苯乙烯微顆粒表面,并與稀釋的PRRSV組織樣本混合??乖贵w結合引發(fā)微粒免疫凝集反應,這種反應通過微鉗體光纖380nm入射光束的45°角前傾光散射來檢測。該法靈敏度達到10-3TCID50/mL,高于普通 RT-PCR的10TCID50/mL 及 FQ-RT-PCR 的 1TCID50/mL,且耗時短,每個試驗不到5min。在微流體芯片上進行免疫凝集試驗有望發(fā)展成為一種實時檢測動物病原體的重要方法。
綜上所述,PRRSV主要檢測技術的研究取得了長足進展,原有的檢測技術得到了改進和提高,同時新的檢測技術不斷涌現(xiàn)和被應用。隨著PRRSV及相關生物技術研究的不斷深入,隨著新理論新技術的不斷出現(xiàn)以及更多新儀器新設備的創(chuàng)造發(fā)明,現(xiàn)有的檢測技術將得到不斷改進,同時全新的檢測技術將會不斷涌現(xiàn)。敏感、特異、快速、簡便、高通量的檢測技術將是發(fā)展的優(yōu)先方向。
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